Ещё один сайт об автомобилях

Прогресс в строительстве легковых автомобилей в результате ограничения выбросов CO2

Глобальное потепление является научно доказанным фактом. Большая часть повышения температуры на поверхности земного шара была вызвана деятельностью человека. Вот почему усилия нескольких лет направлены на сокращение выбросов CO2, связанных с деятельностью человека. Основные источники выбросов CO2 включают производство электроэнергии из ископаемого топлива, транспортного сектора и интенсивного сельского хозяйства.

Сокращение лесов также способствует изменению климата. В области транспорта решения принимаются на уровне Европейской комиссии, а также широкой аудиторией введения лимитов на выбросы СО2 всего парка новых легковых автомобилей на 2015 год, 2021 и последующие годы. Действия, предпринимаемые автопроизводителями, разнообразны. Более дешевые и более простые решения ориентированы на концепцию микрогибридов на основе системы 48 V. Более продвинутые решения — это широкий спектр гибридных автомобилей, в том числе PHEV и чистых электромобилей. Использование более легких материалов, улучшенная аэродинамика и сопротивление качению, более эффективные двигатели внутреннего сгорания и коробки передач также влияют на спрос на энергию и, следовательно, на выбросы CO2. Важной проблемой, которую предстоит решить во многих странах, является распространение возобновляемых источников энергии, а не ископаемого топлива. В этой статье описываются вопросы, связанные с экологически чистыми решениями, включая требования к батареям, предназначенным для автомобилей такого типа. В нем также представлен обзор европейских стандартов в этой области и прогресс в передовых источниках энергии.

1. Экологические проблемы

Основной предпосылкой для увеличения доли рынка экологических транспортных средств является выбросы CO2 от автомобилей. Это влияет на глобальное потепление. Хотя доля автомобилей в глобальных выбросах CO2 оценивается в 12%, но общество может оказать влияние на сокращение выбросов за счет принятия экологических решений. Законодательство ЕС предусматривает, что средний выброс CO2 в парках легковых автомобилей за километр в 2015 году ограничивается 130 г / км и 95 г / км в 2021 году. Поскольку разработка и внедрение новых моделей на рынок длится несколько лет, проблема уже своевременно. Если вы измеряете среднее удельное энергопотребление современных электромобилей на 0,15-0,2 кВтч / км, можно оценить фактическое воздействие транспорта на выбросы CO2 путем анализа текущих выбросов CO2 от систем производства электроэнергии в разных европейских странах. Это означает, что внедрение экологически чистых транспортных средств является лишь частичным решением. В этом случае воздействие на окружающую среду также связано с производством электроэнергии, которое будет использоваться для зарядки аккумулятора. Пока производство электроэнергии в некоторых странах основано на ископаемом топливе, достижение цели ограничения глобального потепления будет затруднено. Tab. 1. содержит сводку эквивалентных выбросов CO2 гипотетическим электромобилем с удельным энергопотреблением от 0,15 кВтч / км до 0,2 кВтч / км. Из-за сезонных изменений выбросов CO2 из энергетических систем предполагается, что две из фактических величин считаются соблюденными.

Таб. 1. Эквивалентная эмиссия СО2 в некоторых европейских странах [6]

 

Country

Electricity production CO2 emission [g/kWh] Equivalent of CO2 emission – vehicle energy

consumption 0.15 [kWh/km]

Equivalent of CO2 emission – vehicle energy

consumption 0.20 [kWh/km]

 

Poland

600 90.0 120
800 120.0 160
 

Estonia

800 120.0 160
1300 195.0 260
 

Norway

10 1.5 2.0
40 6.0 8.0
 

Germany

250 37.5 50.0
450 67.5 90.0
 

Sweden

30 4.5 6.0
50 7.5 10.0

2. Несовместимость вождения

Увеличение доли гибридных и электрических транспортных средств влечет за собой необходимость в единых стандартах для инфраструктуры и систем зарядки аккумулятора, испытания транспортных средств и т.д. Производители экологических транспортных средств объявляют диапазон транспортных средств, указанный в лабораторных условиях, с использованием стандартных циклов езды. Из-за больших изменений в цикле вождения существуют значительные различия в заявленном диапазоне транспортного средства с электромобилем (EV). Например, автомобиль Tesla S90D имеет заявленный диапазон 557 км в соответствии с испытанием NEDC, но только 473 км в соответствии с тестом EPA. Процентные различия в отдельных случаях варьируются от 15 до 30% [1]. Тест NEDC подавляет ожидаемую производительность транспортных средств. Такое состояние привело к внедрению согласованной во всем мире процедуры испытаний, называемой Всемирным Соглашением о проверенных транспортных средствах (WLTP). Ожидается, что результаты испытаний, проведенных в соответствии с новой процедурой, будут ближе к реальному миру. Для сравнения, моделирование гипотетических характеристик легкого электромобиля было выполнено с использованием трех различных циклов движения. Транспортное средство с общим весом 1088 кг с водителем и пассажиром, в котором электромоторный агрегат питался электрохимической батареей 7,8 кВтч. Предполагая приемлемый уровень разряда батареи разряда (DoD) = 90% и 7,0 кВтч энергии, по-прежнему доступны в каждом случае. Для сравнения было выбрано 3 цикла: Европейский городской цикл вождения (EUDC), График распределения городских динамометров (UDDS) и Манхэттенский автобусный цикл. Этот цикл привода обеспечивается в основном для автобусов. Его можно использовать для других целей. Цикл содержит частые остановки и очень низкие скорости.

3. Требования к тяговым батареям

Экологические транспортные средства, полностью или частично приводимые в действие электрическими двигательными установками, подразделяются на три категории: электрические электрические автомобили EV, гибридные ГЭВ и гибридные транспортные средства с возможностью зарядки аккумулятора. Кроме того, можно выделить автомобили, оснащенные системой 48 В. В связи с конкретными применениями, каждый из этих типов транспортных средств имеет особые требования к силовым агрегатам и источникам питания, чаще всего к электрохимическим батареям.

Выводы

Сокращение выбросов CO2 транспортным сектором требует внедрения решений, которые более или менее полагаются на электрификацию автомобильных приводов. В зависимости от цели транспортного средства могут быть разные требования к используемым тяговым батареям. Текущее состояние указывает на преобладание литиевых батарей. Батареи такого типа характеризуются хорошими значениями мощности и плотности энергии, но требуют тщательной работы во время работы, так как превышение определенных пределов может привести к воспламенению батареи.

Список литературы

[1]  Bingley, L., EVs exposed, Electric & Hybrid Vehicle Technology International, January 2017. [2]  International Standard IEC 62196-1, Plugs, socket-outlets, vehicle couplers and vehicle inlets – Conductive charging of electric vehicles – Part 1: Charging of electric vehicles up to 250 A a.c. and 400 A d.c., ISBN 2-8318-6975-7, Geneva, Swiss.

[3] International Standard IEC 61851-1, Electric vehicle conductive charging system – Part 1: General requirements, ISBN 978-2-88912-222-6, Geneva, Swiss.

[4] Miller, P., Automotive Lithium-Ion Batteries. State of the art and future developments in lithium-ion battery packs for passenger car applications, Johnson Matthey Technol. Rev, 2015.

[5] Pereirinha, P. G., Trovao, J. P., Standarization in Electric Vehicles, 12th Portugese-Spanish Conference on Electrical Engineering, XIICLEEE_1844, 2011.

[6] electricitymap.org/?wind=false&solar=false&page=country&countryCode=PL.


PROGRESS IN THE CONSTRUCTION OF PASSENGER CARS
AS A RESULT OF CO2 EMISSION LIMITATION

Zdzisław Juda

Journal of KONES Powertrain and Transport

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *